makalah matfisda

5/16/2018 makalah matfisda - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-matfisda 1/18

1

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pengetahuan para ilmuwan tentang atom bukan berdasarkan pengamatan

langsung terhadap atom per atom, sebab atom terlalu kecil untuk dapat diamati dan

diukur sacara langsung. Diameter atom dinyakini berkisar antara 30 sampai 150 pm.

Dengan alat pembesar apapun kita belum dapat melihat atom, tetapi gejala yang

ditimbulkan oleh atom itu dapat diukur seperti jejak atom, nyala, difraksi, dan lain-

lain. Teori-teori atom yang ada sekarang hanya merupakan model yang dibangun oleh

para ilmuwan sebagai kesimpulan dari hasil berbagai kajian teoritis dan gejala empiris

dengan berbagai pendekatan dan metode ilmiah. Itulah sebabnya terdapat beberapa

model atom yang telah dikembangkan dan dipublikasikan menurut tenemuan-

tenemuan yang secara sinergetis saling mendukung atau bahkan menolak usulan

model atom sebelumnya. Sampai saat ini, teori atom yang paling muktahir adalah

berdasarkan teori mekanika kuantum atau mekanika gelombang dengan berbagai

asumsi dan teorema.

Termodinamika adalah kajian tentang kalor (panas) yang berpindah. Dalam

termodinamika kamu akan banyak membahas tentang sistem dan lingkungan.

Kumpulan benda-benda yang sedang ditinjau disebut sistem, sedangkan semua yang

berada di sekeliling (di luar) sistem disebut lingkungan. Pengetahuan termodinamika

sederhana sangat bermanfaat untuk memutuskan apakah struktur suatu senyawa akan

stabil, kemungkinan kespontanan reaksi, perhitungan kalor reaksi, penentuan

mekanisme reaksi dan pemahaman elektrokimia.

Hukum pertama termodinamika merupakan pernyataan Hukum Kekekalan

Energi dan ketepatannya telah dibuktikan melalui banyak percobaan (seperti

percobaan Jimi Joule). Perlu diketahui bahwa hukum ini dirumuskan pada abad

kesembilan belas, setelah kalor dipahami sebagai energi yang berpindah akibat

adanya perbedaan suhu.

B. Rumusan Masalah

1. Bagaimana sejarah teori yang berkembang sejak dulu hingga sekarang?

2. Apa saja kelemahan dan kelebihan dari masing-masing teori atom tersebut?

3. Bagaimana penerapan hukum termodinamika 1 dalam proses termodinamika?



2

C. Tujuan

1. Untuk memahami lebih jauh mengenai teori-teori atom dan hukum

termodinamika, khususnya hukum termodinamika 1.

2. Mengetahui perkembangan teori-teori atom

3. Mengetahui kelemahan dan kelebihan teori-teori atom yang ada

4. Mengetahui penerapan hukum termodinamika dalam proses termodinamika



3

PEMBAHASAN

A. Konsep Dasar Tentang Atom

Konsep dasar tentang atom sebenarnya sudah lama dikenal orang. Konsep

tersebut antara lain berasal dari pemikiran orang Yunani kuno yang dipelopori oleh

Democritus yang hidup pada akhir abad ke-4 dan awal abad ke-5 Sebelum Masehi.

Menurut teori yang dikemukakannya, suatu benda dapat dibagi menjadi bagian-bagian

yang sangat kecil yang akhirnya tidak dapat dibagi lagi yang disebut atom. Kata atom

berasal dari bahasa Yunani yaitu ”atomos” yang berarti ”tidak dapat dibagi”.

Disebutkan bahwa alasan ini berasal dari observasi di mana butiran pasir dapat

bersama-sama membentuk sebuah pantai. Dalam analoginya, pasir adalah atom, dan

pantai adalah senyawa. Analogi ini kemudian dapat dihubungkan dengan pengertian

Democritus terhadap atom yang tidak bisa dibagi lagi: walaupun sebuah pantai dapat

dibagi ke dalam butiran-butiran pasirnya, butiran pasir ini tidak dapat dibagi.

Democritus juga beralasan bahwa atom sepenuhnya padat, dan tidak memiliki struktur

internal. Dia juga berpikir harus ada ruang kosong antar atom untuk memberikan

ruang untuk pergerakannya (seperti pergerakan dalam air dan udara, atau fleksibilitas

benda padat). Sebagai tambahan, Democritus juga menjelaskan bahwa untuk

menjelaskan perbedaan sifat dari material yang berbeda, atom dibedakan ke dalam

bentuk, massa dan ukurannya.

Dengan model atomnya, Democritus mampu menjelaskan bahwa semua yang

kita lihat terdiri dari bagian/blok bangunan yang lebih kecil disebut atom. Namun

model Democritus ini kurang memiliki bukti eksperimental, namun baru tahun

1800an bukti eksperimental muncul.

B. Teori-Teori Atom

1. Model Atom John Dalton

Pada tahun 1803, John Dalton mengembangkan konsep atom modern pertama.

Model Dalton menaruh perhatian utamanya pada sifat kimia atom, yaitu

bagaimana atom membentuk senyawa, daripada mencoba untuk menjelaskan sifat

fisika atom. Konsep utama dari model Dalton adalah sebagai berikut:

1) Sebuah elemen terdiri dari partikel yang sangat kecil dan tidak dapat dibagi

lagi disebut atom.



4

2) Semua atom dari elemen tertentu memiliki karakteristik yang identik, yang

membedakan mereka dengan atom elemen lain.

3) Atom tidak dapat diciptakan, dimusnahkan, atau diubah menjadi atom dari

elemen lain.

4) Senyawa terbentuk ketika atom-atom elemen yang berbeda bergabung satu

sama lain dalam sebuah rasio tertentu.

5) Jumlah dan jenis atom tersebut adalah konstan dalam senyawa tertentu.

Poin pertama dari teori Dalton berhubungan dengan pengertian orang Yunani

tentang atom, yaitu sebuah unit kecil yang bekerja bersama atom lain untuk

membentuk senyawa yang lebih besar. Dalton juga mampu untuk memahami

tentang adanya sifat elemen yang berbeda-beda dapat dijelaskan dengan bukti

adanya berbagai macam atom, yang masing-masing memiliki karakteristik yang

berbeda-beda. Poin ke-3 dari model Dalton menunjukkan bahwa atom tidak dapat

diubah dengan cara kimia. Ini ditunjukkan dengan bagaimana garam dapat

diambil walaupun telah larut dalam air. Poin ke-4 dan ke-5 mendeskripsikan

bagaimana atom-atom dapat membentuk senyawa kimia. Konsep-konsep ini

secara tepat menjelaskan cara pembentukan senyawa, dan masih digunakan

hingga sekarang. Model Dalton, sebagai contoh, dapat menjelaskan bahwa airmerupakan senyawa yang berbeda (dengan sifat dan ciri yang berbeda) dari

hidrogen hidroksida karena memiliki 1 atom hidrogen lebih sedikit dalam tiap

senyawanya daripada yang dimiliki hidrogen hidroksida. Walaupun teori Dalton

cukup untuk menjelaskan keberadaan atom, namun struktur atom masih belum

dijelaskan dan alasan mengapa elemen yang berbeda memiliki sifat dan ciri yang

berbeda masih belum terjawab.

Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada

tolak peluru



5

2. Model Atom JJ. Thomson

Pada awal 1900an, J.J. Thomson mengusulkan model atom baru yang

mengikutkan keberadaan partikel elektron dan proton. Karena eksperimen

menunjukkan proton memiliki massa yang jauh lebih besar dibandingkan elektron,

maka model Thomson menggambarkan atom sebagai proton tunggal yang besar.

Di dalam partikel proton, Thomson memasukkan elektron yang menetralkan

adanya muatan positif dari proton. Menurut Thomson, atom terdiri dari suatu

bulatan bermuatan positif dengan rapat muatan yang merata. Di dalam muatan

positif ini tersebar elektron dengan muatan negatif yang besarnya sama dengan

muatan positif. Cara yang populer untuk menggambarkan model ini adalah

dengan menganggap elektron sebagai kismis (plumb) di dalam kue puding proton,

sehingga model ini diberi nama model kue kismis (plumb-pudding model).

Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan

negatif electron

Walaupun model atom Thomson adalah yang pertama yang memasukkan

konsep adanya proton dan elektron yang bermuatan, model Thomson tidak

mampu melewati pengamatan pada eksperimen-eksperimen berikutnya. Sebagai

catatan, proton yang digunakan dalam model Thomson ini bukanlah partikel

proton yang ditemukan di model yang lebih modern. Bahkan sesungguhnya dapat

dikatakan model Thomson tidak memiliki proton, namun sebuah sel bermuatan

positif.

Pengaruh model atom Dalton dapat dilihat dengan jelas pada model Thomson.

Dalton berspekulasi bahwa atom adalah benda padat, dan Thomson mendukung

gagasan ini dalam modelnya dengan mengelompokkan elektron dan proton

bersama-sama.



6

3. Model Atom Rutherford

Pada tahun 1910, Ernest Rutherford melakukan percobaan pada kebenaran

model ini dengan melakukan yang sekarang dikenal sebagai eksperimen

hamburan Rutherford (Rutherford scattering experiment).

Rutherford menemukan partikel-α, sebuah partikel yang dipancarkan oleh

atom radioaktif, pada tahun 1909. Partikel ini memiliki muatan positif, dan

faktanya adalah kita sekarang tahu bahwa partikel-α seperti atom helium

dilepaskan dari elektronnya, memberikannya muatan 2+. Dalam eksperimen

hamburan ini, aliran partikel-α ini diarahkan ke lembaran emas. Lembaran emas

ini dipilih oleh Rutherford karena dapat dibuat sangat tipis--hanya setebal

beberapa atom emas. Saat partikel-α melintasi lembaran emas, Rutherford dapat

mengukur berapa banyak partikel-α yang akan dihamburkan oleh atom emas

dengan mengamati kilatan cahaya partikel-α menabrak layar scintilator. Di bawah

teori atom Thomson, Rutherfod berhipotesa partikel-α akan dibelokkan sedikit,

saat proton emas menolak partikel-α yang bermuatan positif tinggi.

Namun pada kenyataannya, eksperimen hamburan Rutherford menunjukkan

hasil yang jelas-jelas menolak hipotesis tersebut dan tentunya model atom

Thomson. Rutherfod menemukan sebagian besar partikel alfa mampu menembus

lembaran emas tanpa dibelokkan. Bersamaan dengan itu, Rutherford juga

menemukan partikel alfa yang dibelokkan sedikit, namun dengan sangat

mengejutkan, Rutherford juga menemukan beberapa partikel alfa yang dibelokkan

pada sudut yang sangat tajam kembali ke sumber radioaktif.

Untuk menjelaskan adanya sebagian besar partikel-α yang menembus

lembaran emas tanpa dibelokkan, Rutherford kemudian mengembangkan model

inti atom. Dalam model ini, Rutherford menempatkan sebuah proton yang besar

(seperti eksperimen dan model sebelumnya) di pusat atom. Rutherford berteori

bahwa di sekitar proton terdapat ruang besar yang kosong dari segala partikel

kecuali elektron yang jarang-jarang. Ruang terbuka yang besar ini memberikan

alasan adanya partikel alfa yang tidak terbelokkan. Partikel alfa yang dibelokkan

sedikit diperkirakan telah lewat cukup dekat dari proton sehingga dibelokkan oleh

gaya elektrostatik. Sedangkan beberapa partikel alfa yang dibelokkan kembali ke

sumber diperkirakan telah mengalami tumbukan dengan inti sehingga dipantulkan

kembali oleh gaya elektrostatik.



7

Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesimpulan

beberapa berikut:

1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa

diteruskan

2. Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas,

maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan

positif.

3. Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom,

berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila

perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan

ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom

keseluruhan.

Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford

mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang

menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan

positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga

bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak. Model atom Rutherford dapat

digambarkan sebagai berikut:

Kelebihan teori ini adalah bisa membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari

inti atom dan elektron yang mengelilingi inti, dan kelemahan dari teori atom ini

adalah tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.

Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran

energi sehingga lama - kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya

makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti Ambilah seutas tali dan

salah satu ujungnya Anda ikatkan sepotong kayu sedangkan ujung yang lain Anda

pegang. Putarkan tali tersebut di atas kepala Anda. Apa yang terjadi? Benar. Lama



8

kelamaan putarannya akan pelan dan akan mengenai kepala Anda karena

putarannya lemah dan Anda pegal memegang tali tersebut. Karena Rutherford

adalah telah dikenalkan lintasan/kedudukan elektron yang nanti disebut dengan

kulit.

4. Model Atom Niels Bohr

Pada tahun 1913 Niels Bohr mencoba menjelaskan model atom Bohr melalui

konsep elektron yang mengikuti orbit mengelilingi inti atom yang mengandung

proton dan neutron. Menurut Bohr, hanya terdapat orbit dalam jumlah tertentu,

dan perbedaan antar orbit satu dengan yang lain adalah jarak orbit dari inti atom.

Keberadaan elektron baik di orbit yang rendah maupun yang tinggi sepenuhnyatergantung oleh tingkatan energi elektron. Sehingga elektron di orbit yang rendah

akan memiliki energi yang lebih kecil daripada elektron di orbit yang lebih

tinggi.Bohr menghubungkan elektron yang mengorbit dan pengamatan terhadap

spektrum gas melalui sebuah pemikiran bahwa sejumlah energi yang dikandung

dalam elektron dapat berubah, dan karena itu elektron dapat mengubah orbitnya

tergantung dari perubahan energinya. Dalam situasi pemakaian arus listrik

melewati gas bertekanan rendah, elektron menjadi de-eksitasi dan berpindah keorbit yang lebih rendah. Dalam perubahan ini, elektron kehilangan sejumlah

energi yang merupakan perbedaan tingkat energi kedua orbit. Energi yang

dipancarkan ini dapat dilihat dalam bentuk sebuah photon cahaya yang panjang

gelombangnya berdasar pada perbedaan tingkat energi kedua orbit.

Secara ringkas, Bohr mengemukakan:

1. Elektron dalam atom bergerak mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu,

tidak memancarkan energi. Lintasan-lintasan elektron itu disebut kulit atau

tingkat energi elektron.

2. Elektron dapat berpindah dari satu lintasan ke lintasan yang lain.

3. Perpindahan elektron dari tingkat energi tinggi ke rendah disertai pemancaran

energi. Sedang perpindahan elektron dari tingkat energi rendah ke tinggi disertai

penyerapan energi.

4.

Elektron yang bergerak pada lintasannya berada pada keadaan stasioner, artinyaelektron tidak memancarkan atau menyerap energi.



9

Walaupun model atom Bohr cukup untuk memodelkan spektrum hidrogen,

model ini terbukti tidak cukup untuk memprediksikan spektrum elemen yang lebih

kompleks.

Model atom Bohr

5. Model Atom James Chadwick

Pada tahun 1932, model atom Rutherford dimodifikasi sedikit oleh adanya

penemuan neutron oleh James Chadwick. Chadwick menemukan bahwa

penembakan partikel-α terhadap berilium dapat menghasilkan neutron, partikel

tak bermuatan, namun dengan massa sedikit lebih besar dibandingkan massa

proton. Sehingga, model atom kontemporer adalah model dengan inti atom besaryang mengandung proton dan neutron dikelilingi oleh awan tipis elektron.

Adanya neutron juga menjelaskan mengapa massa atom lebih berat dari massa

total proton dan elektronnya.

Dengan pengertian dasar tentang bagian fundamental atom seperti elektron,

proton, dan neutron, maka dapat dimungkinkan adanya model yang lebih rumit

dan lengkap lagi dari atom yang cukup dapat menjelaskan sifat dan karakteristik

atom dan senyawa atom.

6. Model Atom Modern

Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger

(1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg

mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip

ketidakpastian yaitu “Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan

momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat



10

ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti

atom”.

Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron

disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin

Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk

mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan

ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.

Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern

atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat

pada gambar berikut ini.

Model atom mutakhir atau model atom

mekanika gelombang

Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron.

Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat

energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub

kulit bergabung membentuk kulit.Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa

sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya

sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama. Ciri khas model atom mekanika

gelombang:

Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya (orbitnya)

tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat

fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga dimensi

darikebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan keadaan

tertentu dalam suatu atom)

Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan

kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan

kuantum tersebut)

http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2007/Vika%20Susanti/mekanika%20kuantum/kim20104.jpg



11

Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya

sesuatu yang pasti, tetapi boleh jadi merupakan peluang terbesar

ditemukannya electron

C. Hukum Termodinamika I

Energi dalam sistem merupakan jumlah seluruh energi kinetik molekul sistem,

ditambah jumlah seluruh energi potensial yang timbul akibat adanya interaksi antara

molekul sistem. Kita berharap bahwa jika kalor mengalir dari lingkungan menuju

sistem (sistem menerima energi), energi dalam sistem akan bertambah. Sebaliknya,

jika sistem melakukan kerja terhadap lingkungan (sistem melepaskan energi), energi

dalam sistem akan berkurang.

Dengan demikian, dari kekekalan energi, kita bisa menyimpulkan bahwa

perubahan energi dalam sistem = Kalor yang ditambahkan pada sistem (sistem

menerima energi) – Kerja yang dilakukan oleh sistem (sistem melepaskan energi).

Secara matematis, bisa ditulis seperti ini :

Keterangan :

delta U = Perubahan energi dalam

Q = Kalor

W = Kerja

Persamaan ini berlaku untuk sistem tertutup (Sistem tertutup merupakan sistem

yang hanya memungkinkan pertukaran energi antara sistem dengan lingkungan).

Untuk sistem tertutup yang terisolasi, tidak ada energi yang masuk atau keluar dari

sistem, karenanya, perubahan energi dalam = 0. Persamaan ini juga berlaku untuk

sistem terbuka jika kita memperhitungkan perubahan energi dalam sistem akibat

http://www.gurumuda.com/energi-potensial-dan-energi-kinetik/






12

adanya penambahan dan pengurangan jumlah zat (Sistem terbuka merupakan sistem

yang memungkinkan terjadinya pertukaran materi dan energi antara sistem tersebut

dengan lingkungan). Hukum pertama termodinamika merupakan pernyataan Hukum

Kekekalan Energi dan ketepatannya telah dibuktikan melalui banyak percobaan

(seperti percobaan om Jimi Joule). Perlu diketahui bahwa hukum ini dirumuskan pada

abad kesembilan belas, setelah kalor dipahami sebagai energi yang berpindah akibat

adanya perbedaan suhu.

Energi dalam merupakan besaran yang menyatakan keadaan mikroskopis

sistem. Besaran yang menyatakan keadaan mikroskopis sistem (energi dalam) tidak

bisa diketahui secara langsung. Yang kita analisis dalam persamaan Hukum Pertama

Termodinamika hanya perubahan energi dalam saja. Perubahan energi dalam bisa

diketahui akibat adanya energi yang ditambahkan pada sistem dan energi yang

dilepaskan sistem dalam bentuk kalor dan kerja. Jika besaran yang menyatakan

keadaan mikroskopis sistem (energi dalam) tidak bisa diketahui secara langsung,

maka besaran yang menyatakan keadaan makroskopis bisa diketahui secara langsung.

Besaran yang menyatakan keadaan makroskopis adalah suhu (T), tekanan (p), volume

(V) dan massa (m) atau jumlah mol (n). Ingat ya, Kalor dan Kerja hanya terlibat

dalam proses perpindahan energi antara sistem dan lingkungan. Kalor dan Kerja

bukan merupakan besaran yang menyatakan keadaan sistem.

Penerapan Hukum Pertama Termodinamika Pada Beberapa Proses

Termodinamika

1) Proses Isotermal (suhu selalu konstan)

Dalam proses Isotermal, suhu sistem dijaga agar selalu konstan. Sistem yang

dianalisis secara teoritis adalah gas ideal. Suhu gas ideal berbanding lurus dengan

energi dalam gas ideal (U = 3/2 nRT). Karena T tidak berubah maka U juga tidak

berubah. Dengan demikian, jika diterapkan pada proses isotermal, persamaan

Hukum pertama termodinamika akan berubah bentuk seperti ini:



13

Dari hasil ini, kita bisa menyimpulkan bahwa pada proses isotermal (suhu

konstan), kalor (Q) yang ditambahkan pada sistem digunakan sistem untuk

melakukan kerja (W). Perubahan tekanan dan volume sistem pada proses

isotermal digambarkan melalui grafik di bawah :

Mula-mula volume sistem = V1 (volume kecil) dan tekanan sistem = P1

(tekanan besar). Agar suhu sistem selalu konstan maka setelah kalor ditambahkan

pada sistem, sistem memuai dan melakukan kerja terhadap lingkungan. Setelah

sistem melakukan kerja terhadap lingkungan, volume sistem berubah menjadi V2

(volume sistem bertambah) dan tekanan sistem berubah menjadi P2 (tekanan

sistem berkurang). Bentuk grafik melengkung karena tekanan sistem tidak

berubah secara teratur selama proses. Besarnya kerja yang dilakukan sistem =

luasan yang diarsir.

2) Proses Adiabatik

Dalam proses adiabatik, tidak ada kalor yang ditambahkan pada sistem atau

meninggalkan sistem (Q = 0). Proses adiabatik bisa terjadi pada sistem tertutup

yang terisolasi dengan baik. Untuk sistem tertutup yang terisolasi dengan baik,

biasanya tidak ada kalor yang dengan seenaknya mengalir ke dalam sistem atau

meninggalkan sistem. Proses adiabatik juga bisa terjadi pada sistem tertutup yang

tidak terisolasi. Untuk kasus ini, proses harus dilakukan dengan sangat cepat

sehingga kalor tidak sempat mengalir menuju sistem atau meninggalkan sistem.

Jika diterapkan pada proses adiabatik, persamaan Hukum pertama termodinamika

akan berubah bentuk seperti ini :



14

Apabila sistem ditekan dengan cepat (kerja dilakukan terhadap sistem), maka

kerja bernilai negatif. Karena W negatif, maka U bernilai positif (energi dalam

sistem bertambah). Sebaliknya jika sistem berekspansi atau memuai dengan cepat

(sistem melakukan kerja), maka W bernilai positif. Karena W positif, maka U

bernilai negatif (energi dalam sistem berkurang).

Energi dalam sistem (gas ideal) berbanding lurus dengan suhu (U = 3/2 nRT),

karenanya jika energi dalam sistem bertambah maka sistem juga bertambah.

Sebaliknya, jika energi dalam sistem berkurang maka suhu sistem berkurang.

Perubahan tekanan dan volume sistem pada proses adiabatik digambarkan melalui

grafik di bawah :

Kurva adiabatik pada grafik ini (kurva 1-2) lebih curam daripada kurva

isotermal (kurva 1-3). Perbedaan kecuraman ini menunjukkan bahwa untuk

kenaikan volume yang sama, tekanan sistem berkurang lebih banyak pada proses

adiabatik dibandingkan dengan proses isotermal. Tekanan sistem berkurang lebih

banyak pada proses adiabatik karena ketika terjadi pemuaian adiabatik, suhu

sistem juga berkurang. Suhu berbanding lurus dengan tekanan, karenanya apabila

suhu sistem berkurang, maka tekanan sistem juga berkurang. Sebaliknya pada

proses isotermal, suhu sistem selalu konstan. Dengan demikian pada proses

isotermal suhu tidak ikut mempengaruhi penurunan tekanan.

Salah satu contoh proses yang mendekati adiabatik terjadi pada mesin

pembakaran dalam, misalnya mesin diesel dan mesin motor yang pakai bensin.

Pada mesin diesel, udara dimasukan ke dalam silinder dan udara yang berada di

dalam silinder ditekan dengan cepat menggunakan piston (kerja dilakukan pada



15

udara). Proses penekanan adiabatik (pengurangan volume sistem) digambarkan

melalui kurva 2-1. Karena ditekan dengan cepat secara adiabatik maka suhu udara

naik dengan cepat. Pada saat yang sama, solar disemprotkan ke dalam silinder

lewat injektor dan campuran terpicu seketika (terjadi proses pembakaran)… Pada

mesin motor yang pakai bensin, campuran udara dan bensin dimasukkan ke dalam

silinder kemudian ditekan dengan cepat menggunakan piston. Karena ditekan

dengan cepat secara adiabatik maka suhunya naik dengan cepat. Pada saat yang

sama, busi memercikan bunga api sehingga terjadi proses pembakaran.

3) Proses Isokorik (volume selalu konstan)

Dalam proses Isokorik, volume sistem dijaga agar selalu konstan. Karenavolume sistem selalu konstan, maka sistem tidak bisa melakukan kerja pada

lingkungan. Demikian juga sebaliknya, lingkungan tidak bisa melakukan kerja

pada sistem.

Jika diterapkan pada proses isokorik, persamaan Hukum pertama

termodinamika akan berubah bentuk seperti ini :

Dari hasil ini, kita bisa menyimpulkan bahwa pada proses isokorik (volume

konstan), kalor (Q) yang ditambahkan pada sistem digunakan untuk menaikkan

energi dalam sistem. Perubahan tekanan dan volume sistem pada proses isokorik

digambarkan melalui grafik di bawah :

Mula-mula tekanan sistem = p1 (tekanan kecil). Adanya tambahan kalor pada

sistem menyebabkan energi dalam sistem bertambah. Karena energi dalam sistembertambah maka suhu sistem (gas ideal) meningkat (U = 3/2 nRT ). Suhu



16

berbanding lurus dengan tekanan. Karenanya, jika suhu sistem meningkat, maka

tekanan sistem bertambah (p2). Karena volume sistem selalu konstan maka tidak

ada kerja yang dilakukan (tidak ada luasan yang diarsir).

4) Proses Isobarik (tekanan selalu konstan)

Dalam proses Isobarik, tekanan sistem dijaga agar selalu konstan. Karena yang

konstan adalah tekanan, maka perubahan energi dalam (delta U), kalor (Q) dan

kerja (W) pada proses isobarik tidak ada yang bernilai nol. Dengan demikian,

persamaan hukum pertama termodinamika tetap utuh seperti semula :

Perubahan tekanan dan volume gas pada proses isobarik digambarkan melalui

grafik di bawah :

Mula-mula volume sistem = V1 (volume kecil). Karena tekanan dijaga agar

selalu konstan maka setelah kalor ditambahkan pada sistem, sistem memuai dan

melakukan kerja terhadap lingkungan. Setelah melakukan kerja terhadap

lingkungan, volume sistem berubah menjadi V2 (volume sistem bertambah).

Besarnya kerja (W) yang dilakukan sistem = luasan yang diarsir.



17

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dari penjelasan-penjelasan yang telah dijabarkan di atas, maka dapat ditarik beberapa

kesimpulan, antara lain:

1. Kata atom berasal dari bahasa Yunani yaitu ”atomos” yang berarti ”tidak dapat

dibagi”.

2. Teori-teori atom yang berkembang sejak dulu terus mengalami perkembangan

hingga sampai pada pengertian atom yang kita kenal sekarang.

3. Teori-teori atom yang terkenal antara lain:

Teori atom John Dalton

Teori atom JJ. Thomson

Teori atom Rutherford

Teori atom niels Bohr

Teori atom James Chadwick

Teori atom Modern

4. Termodinamika adalah kajian tentang kalor (panas) yang berpindah. Dalam

termodinamika kamu akan banyak membahas tentang sistem dan lingkungan.

5. Hukum pertama termodinamika adalah suatu pernyataan mengenai hukum

universal dari kekekalan energi dan mengidentifikasikan perpindahan panas

sebagai suatu bentuk perpindahan energi.

6. Penerapan Hukum Pertama Termodinamika pada beberapa proses termodinamika,

antara lain:

Proses Isotermal

Proses Adiabatik

Proses Isokorik

Proses Isobarik

http://id.wikipedia.org/wiki/Kekekalan_energi

http://id.wikipedia.org/wiki/Panas

http://id.wikipedia.org/wiki/Energi

http://id.wikipedia.org/wiki/Energi

http://id.wikipedia.org/wiki/Panas

http://id.wikipedia.org/wiki/Kekekalan_energi



18

DAFTAR PUSTAKA

http://www.chem-is-try.org

http://www.google.com

http://www.wikipedia.org

Purba, Michael,2007, Kimia untuk SMA Kelas X. Erlangga, Semarang

http://www.chem-is-try.org/


http://www.google.com/


http://www.wikipedia.org/





makalah matfisda

Documents